2017年应《建筑技艺》杂志之约, 答应撰写并分享武汉中心的相关设计, 当时恰好被告知这一建设已久的超高层建筑的幕墙部分于2017年底即可封闭完成, 因写作时间比较充裕, 同时设计团队也需要向业主提交并准备一些相应的材料, 便欣然应允。但后来听闻幕墙部分的竣工时间又将因故延至2018年4月, 同时也一直忙于其他设计工作而把此事拖延至今方才匆匆动笔, 甚感汗颜。

武汉中心位于湖北省武汉市武汉王家墩中央商务区财富核心区西南角, 与城市大型公共配套紧密连接, 紧邻规划中的梦泽湖, 自然景观环境优美。项目占地约2.81ha, 总建筑面积344 000m², 建筑高度438m, 地下4层 (局部5层) , 地上88层。

作为国内设计院原创的项目, 武汉中心从设计到建造已近八年时间, 设计期间赶图时的辛苦、技术攻关遇到瓶颈时的艰难与痛苦以及其中的种种感慨和感受今日已渐渐淡忘。此外, 由于超高层建筑自身高度集约化的特点, 使它和相关专业的联系尤为紧密, 所涉及的技术内容也相对比较多。要在短期内梳理清晰, 并做出系统的描述, 显然较为困难。在经过反复的思考后, 决定从建构的角度来谈项目的表皮设计, 一则是因其涉及的专业相对较少, 更易将讨论的问题聚焦;其二, 表皮设计在超高层建筑的设计类型中也是一项建筑师所关注的重要内容;再则, 项目的表皮呈现出超曲面的非线性变化, 所采用的构筑技术也是项目的重点内容。

构筑技术是否恰当与准确, 往往决定着一个建筑的基本品质。建筑之所以会打动人, 大多离不开独具匠心的细节和恰当的材料运用, 这些构筑技术的真实存在, 可以营造并强化建筑师所期望表达的设计理念。

基于超高层建筑所拥有的超常尺度, 其综合的社会影响力往往是其他建筑难以企及的, 这种出自人类之手的创作或许已经超越了我们自身能够丈量的尺度。在目前阶段, 超高层建筑设计倾向于选择采用相对简洁的造型, 用洗练的形体完成塔身塑造。但仅有超常尺度和体量, 只会让人吃惊却很难打动人, 因此其体量及尺度还需要不失稳重的优美和典雅。超高层建筑对城市景观具有非常大的影响, 且每一个“动作”都与其自身使用功能、结构形式、构造做法密切相关, 可谓牵一发而动全身。为此我们在造型设计上进行了一些极微妙的处理:1) 改造方形平面, 做成带倒角的鼓边轮廓, 令其沿着建筑师精心推敲的8条曲线做三维放样, 塑造出一个饱满、柔和的原形;2) 沿着方形平面对角线对原造型的两条边做开槽处理, 开槽缝隙的宽度、深度都经过精细、谨慎的推敲, 这不仅是出于美学诉求, 也符合流体力学的要求——风洞实验的结论证明塔身开槽可降低风荷载对超高层建筑的不利影响;3) 在顶部平行于方形对角线方向“斜截一刀”, 两条贯通高438m塔楼的弧线形缝隙顿时让体量变得修长、轻巧, 尖顶使塔楼更显巍峨, 飞升云霄。至此, 我们为一个庞然大物注入了灵性, 令整个建筑造型将优雅、绮丽、壮美和稳健融合一体。

此外, 在武汉中心造型设计中我们对建筑的动态美也进行了深入的研究、探讨。伊曼纽尔·康德 (Immanuel Kant) 说:建筑是凝固的音乐, 但建筑艺术发展至今已然变成了流动的音乐, 无论空间还是形体都趋向追求动势。KPF的威廉·佩德森 (William Pedersen) 在解释上海环球金融中心的设计思路时, 把这座塔楼描述成“一条单独而美丽的曲线”。得益于数字设计技术的进步, 建筑设计进入非线性时代, 武汉中心的造型虽然洗练、简洁, 但组成其体量的各相关曲面却极为复杂、微妙, 也正是这些复杂的曲面造就了一幢巨塔的动感与优雅。与环球金融中心二维放样的曲面相比, 武汉中心的三维曲面更加复杂, 我们也为此花费了大量的时间、精力来研究表皮细分、幕墙单元选形和定位、收边节点处理等难题。

我们同样强调通过使用具有特定场所特征的元素来中和全球化热潮带来的影响。冰冷的、放之四海而皆可的密斯式国际主义方盒子塔楼似乎过于独断, 而晚了近十几年的设计——如由SOM的阿德里安·史密斯 (Adrian Smith) 主持设计的上海金茂大厦 (Jin Mao Tower, 1999) 和迪拜哈里法塔 (Burj Khalifa Tower, 2010) 显然更强调地域性。金茂大厦造型的创意源自密檐式佛塔, 哈里法塔的造型创意则来源于伊斯兰传统纹样, 史密斯曾说:“通过保持或构建公共与私人领域各层级之间恰当的平衡, 一幢城市建筑有责任与传统城市肌理联系起来”, 其地域主义的设计思想可见一斑。武汉是一个水系丰富的城市, 古时汉口的港口贸易运输颇为发达, 为我国内河最大的港口, 有“十里帆樯依市立, 万家灯火彻夜明”的壮丽景观。武汉中心塔楼的造型如同迎风张满风帆的航船, 仿佛要从梦泽湖扬帆启航, 驶入滔滔长江。最终, 作为上市公司的业主——泛海国际决心定案“帆塔”方案, 可能正是考虑到了其形象和气质与企业自身的文化特征相契合。

对于一幢高度超过400m的摩天楼, 我们或许需要从另一种视角来看待“建构”这个问题。当建筑以远超过人体的尺度向高空发展时, 对于多数人来说, 观察建筑、感知建筑的距离也会变得更远。摩天楼对外界的信息传递可能主要依赖塔楼的形态轮廓及表皮质感, 虽然建筑的建造过程以及大量的功能空间用房差异难以被认知和表达, 但建筑的构筑绝不会因此而变得简单, 相反会更加复杂。这种复杂性体现在由量变到质变的转换。由于武汉中心塔楼的流线性形体呈现出三维空间的超级曲面变化, 且整个塔楼的表皮部分构成超过9 000个单元板块, 这就要求我们必须建立一种“系统”来整合这些庞杂的构件单元。而“系统”设计是决定材料和构造能否准确、高效、经济、美观的表达, 以及工程能否顺利进行的关键。我们可以把“系统”设计看作是构筑技术在遇到极端复杂问题时所必须面对的设计环节, 与“建构”的概念似乎相关。

单元式幕墙有着便于安装、易于控制幕墙施工质量 (包括加工、组装、吊装等方面) 、安装快速的优点, 可以有效控制幕墙施工进度, 满足工期要求。结合项目的实际情况, 采用单元式幕墙的做法也更加合理。项目三维放样的几何形式先于其幕墙系统的构筑技术被确定下来, 这也给设计工作带来了巨大的挑战。传统单元幕墙的构造技术已无法满足这种数字化、非线性变化的工程要求, 其复杂性体现在两个方面:一是折叠形式的单元板块如何满足建筑功能并表现材料自身特性;二是已被准确定义的建筑几何学形体如何被微分解析, 使之能够被工厂进行标准化生产的单元板块准确、高效地构筑完成, 并重新拟合、还原形成已被设计定义的非线性曲面形体。

我们提出的解决方案是将空间形体中每一个被微分的空间曲面板块 (四点不共平面) 解析为竖向平面的标准幕墙板块及水平向的平面转换构件 (板块) 。竖向平面的标准单元幕墙板块回归到线性的系统以完成基本的空间围合, 水平向的平面转换构件则解决了上、下标准板块间的空间错位以及随之产生的空间闭合问题。通过这样的拟合, 建筑形式的生成逻辑被系统统计为竖直、小曲率、大半径曲面的悬挑与退台变化以及大曲率、小半径曲面的悬挑与退台变化。

这样, 每个水平转换构件 (或板块) 的平面形态则成为了二维的平面问题, 可以被精确定义, 由此就解决了相邻板块之间各种不同的曲率半径变化的几何定义问题, 而每一个板块本身的细部表现也都是构造要求与功能的体现。为了更好地表现三角板块中玻璃面与金属侧面的交接, 我们放弃了原本阳角的处理形式, 在金属面的端部加设一个型材构件扣住玻璃板块, 保证两种材料各自完整且自然过渡。上、下盖板也通过凹槽的设计强化侧边金属板的独立性, 在构造上也满足了防玻璃坠落的规范要求。考虑到若干楼层有自然通风的需要, 在相应板块的侧面设计了通风器装置。而为了保持板块外观的统一性, 在所有的板块侧板根部都增设了竖向窄条格栅式型材收口, 而仅在有通风器的格栅内侧做镂空处理以满足通风开启的需要。这样, 有无通风器的板块在外观上近乎一致, 而通风器本身也成为了单元板块的细部亮点。

观光现在已经成为超高层建筑中不可缺少的重要功能, 也是本项目的设计亮点。项目的观光层位于八十七和八十八层的塔顶空间, 室内空间最高处近40m。为了表现观光大堂的视觉通透性, 经过合理的设计, 使建筑的围护幕墙更加通透、轻灵, 尽量不遮挡游客的视线, 营造出空中漫步、一览众山小的独特体验。表皮结构采用悬挂吊索、纤细的钢柱和水平钢制环梁结合而成的结构支撑体系, 每隔约8m设置一道柱间支撑, 将水平荷载传递至主体核心筒结构。

观光层内的观光廊也是空间设计中的一大亮点, 结构形式与幕墙表皮的构造关系也是决定其外在形式的重要因素。超大跨度的观光桥以其两端强有力的竖向支撑约束呈现出轻盈的悬浮状态, 而宽大的弧形平面则有效地将幕墙的水平荷载传递至两端的主体结构。这样观光桥本身在满足功能需要的同时, 也体现了结构与形式美学的统一。

在实际工程中, 视觉样板所起的作用是至关重要的。重要的建筑材料很多时候必须要靠实际比选才能做出最佳的选择。以玻璃为例, 有时一个参数的差别对整个幕墙外观的影响是非常明显的。在满足统一的节能要求的前提下, 我们通过不断地比选, 最后选择了4种参数上有细微差别的玻璃样品做进一步比选。为此还专门设计了3层的临时建筑, 专供使用不同玻璃样品的幕墙单元进行实样挂装, 以便实样勘查视觉样板, 从而能够更有效、准确地选择建筑材料。视觉样板的选择及比较对验证设计及保证建筑的最终品质是十分必要的。

另外, 在工程设计中, 当面临各种工程上复杂问题的集成时, 如何形成一个较佳且平衡的真正的解决方案, 仍需要依赖一种高度的概括与综合能力和一个能被清晰表达的建构体系。显然, 合理的建构方式本身所呈现的“形式”才有可能真正地被人们认同。

与此同时, 我们相信建筑的生命也可能来源于各种建筑材料的合理诠释, 其粗糙或光滑, 凝重或明快的肌理表现, 既有助于建筑形成朴素的韵律, 也能使建筑的表现更为持久, 同时其不同的材料特性之组合和细部处理既强化了建筑设计的理念, 也使建筑在平凡、朴素之间显现出其内在的品质与韵味。

业主:武汉王家墩中央商务区建设投资股份有限公司

建设地点:湖北省武汉市

建筑设计:华东建筑设计研究院有限公司

项目负责人:徐维平

方案设计团队 (建筑) :徐维平、郑凌鸿、李大晔、李群、胡威、王建、朱子晔、章菊新等

初步及施工图设计团队 (建筑) :徐维平、郑凌鸿、冯烨、曲国峰、宋云峰、郑颖、韩健、王建、佘明松、徐抒、张冉、秦笛、曾哲、何嘉、鞠希任意乐、薛元等

总建筑面积:344 000m²

建筑高度:438m

设计时间:2009~2012

项目状态:主体部分已完工, 幕墙施工中

摄影:徐维平、冯烨、胡义杰